聚酰亚胺改性研究中的力学性能测试

讨论了动态力学热分析测试方法,并提出利用数字散斑相关方法测量聚酰亚胺、SiO₂合成薄膜的力学性能.为了解决数字散斑相关法不能直接测量较大变形的缺陷,还提出了多级相关算法,并利用亚像素搜索和双线性插值作数据处理.同时又给出了用两种测试方法测量的杨氏模量,并作了比较分析.     

大型混凝土梁全场变形测量中数字散斑场的制作和应用

为了在大型试件表面制作高质量散斑场、保证数字图像相关测量时散斑场的一致性,采用具有操作简单、环境污染小、散斑质量高、易于重复等优点的水转印方法在大型钢筋混凝土薄腹梁试件表面制作优化数字散斑场.该方法将电脑生成的数字散斑场转印到试件表面,无需喷漆制作散斑场.实验结果表明,采用水转印方法制作的散斑场在测量精度、计算速度、抗噪能力方面均优于采用喷漆方法制作的散斑场.水转印方法适用于在混凝土表面制作高质量数字散斑场.采用该方法可以扩大数字图像相关方法使用范围,提高数字图像相关方法的测量精度.     

光测法在混凝土表面裂缝测量中的应用

针对采集到的裂缝图像特征,提出一种裂缝定量分析法,即根据裂缝图像灰度.利用otsu提出的类判别法计算出图像分割的最佳阈值,进而提取图像的裂缝信息,然后通过编制的图像处理程序分析出研究区域的裂缝宽度及其方差.实验结果表明:该定量分析法处理图像效果好,数据稳定,相关的计算结果可为实际工程的安全可靠性评估提供准确的基础数据.经实践验证,该方法简单易行.     

芯材厚度及胞孔结构对闭孔泡沫铝三明治梁弯曲性能的影响

采用三点弯曲加载方式对闭孔泡沫铝和铝板胶合成的三明治梁力学性能进行了实验研究.通过实验分析不同的芯材厚度、弯曲加载跨距以及胞孔形状对三明治梁极限承载力以及结构失效模式的影响.结果表明:三明治梁的抗弯极限承载能力随着芯材厚度的增加而增加;结构的失效模式与加载跨距及芯材的厚度有关,失效模式主要有压痕、芯材与面板断裂、面板皱褶及脱黏等形式;规则形状的胞孔芯材与不规则形状的胞孔芯材构成的同样尺寸的三明治梁相比:前者的极限承载力更大,能量吸收能力更高.     

数字图像相关方法中的标定对三维形貌和变形测量的影响

为了实现三维数字图像相关方法的高精度三维测量,首先需要标定成像系统的内外参数.从数字图像相关的基本原理出发,针对相机成像的针孔模型,在理论上给出了物体成像的误差来源和修正措施,从而引出相机的各个标定参数.实验研究了多组标定板的姿态,分析了棋盘标定方法的稳定性和精确度,给出了标定过程的优化方案,解决了复杂工程环境下现场标定步骤繁琐的问题.实验结果表明:当标定板的姿态数大于9组时,标定参数趋于稳定,用稳定的标定结果计算目标物的半径更可靠.精确稳定的棋盘标定方法有利于获得高精度的三维测量结果,因此优化标定后的三维数字图像相关方法不仅操作简便,还具有相当高的可靠性和精确度.     

利用数字图像相关性实现岩土自动跟踪

为了实时了解岩土微细结构动态演变规律,针对土颗粒在载荷下的移动特点,研究了适于岩土自动跟踪系统 的图像相关性计算公式、配准模板、搜索区域. 通过比较4 种相关系数的计算耗时、峰度、统计分布,提出在相关性计算 公式中用平方运算代替一般的开方运算,并将正方形模板和正方形搜索区域改为矩形模板和矩形搜索区域,充分利用模 板的灰度信息,满足了岩土跟踪的实时性要求. 实验表明该方法可靠,可为岩土微细结构连续变化特性研究提供实验 手段.     

闭孔泡沫铝特征统计及其变形行为实验研究

以椭圆拟合长方体闭孔多边形泡沫铝表面孔截面,运用统计学的方法研究了泡沫铝试件表面孔的大小、形状和方位等分布特征.统计结果表明:上述孔的各项几何特征参数除方位外服从高斯分布. 应用图像处理技术,获取了单轴压缩变形前后泡沫铝试件的表面图像.利用序列数字图像相关方法对泡沫纯铝变形前后的图像进行相关计算,获得了静态单向压缩条件下闭孔泡沫铝材料表面全场变形及局部孔结构的变形,同时根据试验结果计算了试件的名义应力-应变曲线,给出了压缩过程中孔壁的失效顺序和破坏规律.对块体材料的压缩实验表明,泡沫纯铝是以多个断裂带的形式破坏和吸收能量.     

数字图像分析用于下颌后磨牙及其桩核修复体

将下颌后磨牙及其桩核修复体包埋于复合树脂模拟的牙周组织中,形成18 mm×16 mm×22 mm的包埋块,利用数字化光学测试手段得到两者在垂直载荷作用下的位移和应变,并对其进行了力学分析.结果表明:(1)在同级载荷作用下,桩核修复体的应变大于原始牙,建议避免使用过大的咀嚼力;(2)桩核修复体虽然充分利用残根的生理几何特征,但分散牙体传递的[牙合]力却是一个渐进过程;(3)光测技术为口腔医学领域提供了另外一种有效的分析途径.     

3D-DIC在土木结构力学性能试验研究中的应用

为了更好地研究土木结构力学性能,采用改进的三维数字图像相关系统开展了纤维增强复合材料包裹混凝土柱抗压试验、纤维增强复合板-混凝土相对滑移试验、钢板拉压疲劳试验、预应力混凝土抗震试验和钢桁架结构连续倒塌动力试验.对圆柱体试件全表面同时进行测量,分析得到了360°全场应变数据.当平均应变达到2×10-2时,根据三维数字图像相关方法与电测法所得的应变结果的相对误差小于3%,说明前者具有较高的应变和位移测量精度.继而提出了一种基于边缘点消除刚体位移的方法,得到了滑移位移结果.利用高帧频相机进行连续采图,实现了在试验过程中的动态测量.由此证实了改进的三维数字图像相关系统在土木结构力学性能研究中的有效性.